呼和浩特?zé)o人機(jī)培訓(xùn)無(wú)人機(jī)最早是在美國(guó)被應(yīng)用的,無(wú)人機(jī)領(lǐng)域我國(guó)發(fā)展較晚,但在我國(guó)發(fā)展的速度特別快,我國(guó)是無(wú)人機(jī)較領(lǐng)先的國(guó)家之一,美國(guó)和我們國(guó)家都在積極的開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)的新領(lǐng)域與應(yīng)用,但是現(xiàn)在無(wú)人機(jī)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全的自控,因?yàn)檫€有幾個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題需要突破,。
呼和浩特?zé)o人機(jī)培訓(xùn)我國(guó)無(wú)人機(jī)技術(shù)起步較晚,但發(fā)展迅速,以智能集群技術(shù)尤為突出。中國(guó)電子科技科集團(tuán)公司 (CETC)曾在分別在2016年和2017年完成了67架和119架固定翼無(wú)人機(jī)集群飛行試驗(yàn),刷新了無(wú)人機(jī)集群飛行數(shù)量的新紀(jì)錄,試驗(yàn)成功的演示了編隊(duì)起飛、自主集群飛行、分布式廣域監(jiān)視、感知與規(guī)避等智能無(wú)人機(jī)集群技術(shù)。
關(guān)鍵技術(shù)分析
美國(guó)曾在2000年將無(wú)人機(jī)自主控制的能力分為10個(gè)等級(jí),呼和浩特?zé)o人機(jī)培訓(xùn)其中最高等級(jí)為集群自主控制,這一最高控制等級(jí)要求智能無(wú)人機(jī)集群系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)無(wú)人多任務(wù)目標(biāo)全自主規(guī)劃,如圖3所示。目前中國(guó)和美國(guó)在智能無(wú)人機(jī)集群領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,要真正實(shí)現(xiàn)集群的完全自主控制還需要解決的關(guān)鍵技術(shù)主要包括:環(huán)境感知與認(rèn)識(shí)、多機(jī)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃與決策、信息交互與自主控制、人機(jī)智能融合與自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)
環(huán)境感知與認(rèn)識(shí)
智能無(wú)人機(jī)集群系統(tǒng)需要適應(yīng)在險(xiǎn)惡復(fù)雜環(huán)境下執(zhí)行艱難任務(wù),要求系統(tǒng)能夠全面感知和了解復(fù)雜環(huán)境,呼和浩特航拍培訓(xùn)可以在集群中進(jìn)行信息共享與交互,輔助集群中其它無(wú)人機(jī)進(jìn)行任務(wù)決策,這是智能集群系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高等級(jí)自主控制的基礎(chǔ)。
呼和浩特?zé)o人機(jī)培訓(xùn)環(huán)境感知的任務(wù)是利用集群中光電、雷達(dá)等任務(wù)載荷收集飛機(jī)所處環(huán)境信息數(shù)據(jù),從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律和挖掘目標(biāo),在目標(biāo)環(huán)境中進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別、引導(dǎo)攻擊,提高集群系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)環(huán)境態(tài)勢(shì)的認(rèn)識(shí)與理解,增強(qiáng)系統(tǒng)任務(wù)實(shí)現(xiàn)可靠性。環(huán)境感知與認(rèn)識(shí)的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)學(xué)建模、信息融合與共享等,目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域?qū)<艺ㄟ^(guò)基于生物視覺(jué)認(rèn)知機(jī)理的目標(biāo)識(shí)別與環(huán)境建模、復(fù)雜環(huán)境感知與認(rèn)識(shí)算法、非結(jié)構(gòu)化感知方法等手段實(shí)現(xiàn)能夠適應(yīng)智能無(wú)人機(jī)集群的環(huán)境感知與認(rèn)識(shí)技術(shù)。
多機(jī)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃與決策
智能無(wú)人機(jī)集群系統(tǒng)可以在復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)中同時(shí)完成情報(bào)、監(jiān)視、偵察(ISR)以及多目標(biāo)攻擊等任務(wù),合理高效的協(xié)同任務(wù)規(guī)劃方案是任務(wù)執(zhí)行的基礎(chǔ)。合理的任務(wù)分配可以充分發(fā)揮單機(jī)作戰(zhàn)功效,體現(xiàn)集群資源的智能化作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì),極大提高任務(wù)執(zhí)行成功率和效率,降低風(fēng)險(xiǎn)和成本。
無(wú)人機(jī)集群任務(wù)分配一般按照保證最大益損比(分配收益最大、損耗最?。┖腿蝿?wù)均衡的原則進(jìn)行,呼和浩特?zé)o人機(jī)培訓(xùn)綜合考慮任務(wù)空間聚集性、單機(jī)運(yùn)動(dòng)有序性以及目標(biāo)環(huán)境適應(yīng)性,避免單機(jī)資源利用沖突、以集群編隊(duì)整體最優(yōu)效率完成最大任務(wù)數(shù)量,體現(xiàn)集群協(xié)同作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。協(xié)同任務(wù)分配的關(guān)鍵技術(shù)在于其自主任務(wù)分配算法的研究,主要算法類(lèi)型有:市場(chǎng)機(jī)制拍賣(mài)算法、匈牙利算法、蟻群算法、粒子群算法、遺傳算法、呼和浩特?zé)o人機(jī)植保培訓(xùn)一致性集束算法等?,F(xiàn)階段多數(shù)算法并不成熟,不適用于大規(guī)模的復(fù)雜任務(wù)自主規(guī)劃。
信息交互與自主控制
呼和浩特?zé)o人機(jī)植保培訓(xùn)大規(guī)模的智能無(wú)人機(jī)集群在復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境中通過(guò)單機(jī)情報(bào)信息的實(shí)時(shí)共享與交互進(jìn)行任務(wù)執(zhí)行的調(diào)整、自主控制的迭代,呼和浩特?zé)o人機(jī)培訓(xùn)以快速適應(yīng)新環(huán)境、合理規(guī)劃路徑、高效完成任務(wù)。
信息的交互可以輔助單機(jī)要自主選擇接受有用信息實(shí)現(xiàn)自主控制與任務(wù)調(diào)整,更是大規(guī)模集群避免碰撞以及合理規(guī)劃任務(wù)的基礎(chǔ)。集群無(wú)人機(jī)會(huì)存在如何保持編隊(duì)飛行、快速適應(yīng)目標(biāo)環(huán)境、受到干擾如何保持穩(wěn)定性、系統(tǒng)預(yù)故障的“自愈”等問(wèn)題,這都需要單機(jī)情報(bào)信息的實(shí)時(shí)共享與交互才能由其余無(wú)人機(jī)進(jìn)行自主決策。其關(guān)鍵技術(shù)包括多機(jī)協(xié)調(diào)與交互技術(shù)、不確定環(huán)境下的實(shí)時(shí)航跡規(guī)劃技術(shù)、多無(wú)人機(jī)協(xié)同航路規(guī)劃、編隊(duì)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)規(guī)劃與控制,基于故障預(yù)測(cè)的任務(wù)規(guī)劃技術(shù)等。
人機(jī)智能融合與自適應(yīng)學(xué)習(xí)
呼和浩特?zé)o人機(jī)培訓(xùn)集群無(wú)人機(jī)受機(jī)體性能限制,不具備遠(yuǎn)距離的高效作戰(zhàn)任務(wù)能力。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的典型特征就是 “平臺(tái)無(wú)人,系統(tǒng)有人”,隨著單機(jī)系統(tǒng)自主控制能力和智能化水平的提高,通過(guò)人機(jī)系統(tǒng)智能融合和集群自適應(yīng)學(xué)習(xí),可以實(shí)現(xiàn)智能集群和有人系統(tǒng)的高效協(xié)同作戰(zhàn),極大增強(qiáng)集群無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)能力。關(guān)鍵技術(shù)有人機(jī)交互、人機(jī)功能動(dòng)態(tài)分配、人機(jī)綜合顯控技術(shù)、無(wú)人機(jī)自主學(xué)習(xí)能力/推理能力提升、平臺(tái)狀態(tài)/戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)/任務(wù)協(xié)同綜合顯示等。